BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Mineral
Mineral merupakan unsur yang dibutuhan oleh tubuh manusia yang mempunyai peranan penting dalam pemeliharaan fungsi tubuh, baik pada tingkat sel, jaringan, organ, maupun fungsi tubuh secara keseluruhan. Unsur ini digolongkan ke dalam mineral makro dan mineral mikro. Mineral makro adalah mineral yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah lebih dari 100 mg sehari, misalnya natrium, klor, kalsium, kalium, magnesium, sulfur dan fosfor, sedangkan mineral mikro dibutuhkan kurang dari 100 mg sehari, misalnya besi, iodium, mangan, tembaga, zink, kobalt dan fluor (Almatsier, 2009). Selain itu ada sebuah istilah lain yang disebut trace element’s, yaitu mineral yang dalam keadaan alami berjumlah sangat sedikit, misalnya barium, brom, stronsium, emas, perak, nikel, aluminium, timah, bismuth, gallium, silikon dan arsen (Poedjiadi, 2009).
2.1.1 Kalsium
Kalsium adalah mineral yang paling banyak ditemukan dalam tubuh manusia. Kadar kalsium mencapai jumlah 2% dari berat total tubuh, 99% kalsium tersebut berada dalam jaringa keras, tulang dan gigi yang 1 % nya lagi berada dalam darah. Kalsium merupakan komponen penting dalam pembentukan tulang dan gigi serta mencegah osteoporosis. Selain itu kalsium juga penting dalam kehidupan sel dan cairan jaringan, aktivitas beberapa sistim enzim, membantu dalam proses kontrasi otot dan menjaga normalitas kerja jantung. Kekurangan kalsium dapat menyebabkan terhambatnya pertumbuhan tulang dan gigi, riketsia
pada anak - anak dan dapat mengakibatkan osteoporosis (tulang rapuh) (Poedjiadi, 2009).
2.1.2 Fungsi Kalsium
Kalsium adalah komponen penting dari tulang, jadi dapat dipastikan makanan berkalsium rendah berarti tulang yang tidak sehat. Bila kita sering mengatakan bahwa osteoporosis pada wanita diakibatkan oleh kekurangan estrogen, hal yang sama dapat berlaku karena kekurangan kalsium. Pemasukan kalsium yang rendah mengakibatkan berkurangnya masa tulang karena merangsang lepasnya hormone parathyroid, yang menarik kalsium dari tulang. Jika pemasukan kalsium rendah berlangsung lama, tulangnya akan semakin lemah (E. Lane, 2001).
Kalsium juga berfungsi dalam pembentukan gigi, kekurangan kalsium selama masa pembentukan gigi dapat menyebabkan kerentanan terhadap kerusakan gigi. Selain itu kalsium juga berperan pada proses fisiologik dan biokimia tubuh seperti eksitabilitas syaraf otot, kerekatan seluler, transmisi impul-impul saraf, memelihara dan meningkatkan fungsi membran sel, mengaktifkan enzim dan sekresi hormon. Kerangka tulang yang merupakan cadangan besar kalsium kompleks yang tidak larut, berada dalam keseimbangan dinamik dengan kalsium bentuk larut dalam sirkulasi (Suhardjo, 2000).
2.1.3 Hal Yang Mempengaruhi Absorpsi Kalsium
Penyerapan kalsium dipengaruhi umur dan kondisi tubuh. Pada usia kanak-kanak atau masa pertumbuhan, sekitar 50-70% kalsium yang dicerna diserap. Tetapi pada usia dewasa, hanya sekitar 10-40% yang mampu diserap tubuh. Penyerapan kalsium terjadi pada usus kecil bagian atas, tepat setelah
lambung. Penyerapan kalsium dapat dihambat apabila ada zat organik yang dapat bergabung dengan kalsium dan membentuk garam yang tidak larut. Contoh senyawa organik tersebut adalah asam oksalat dan asam fitat (Winarno, 2004).
Kalsium dan asam oksalat akan membentuk garam kalsium oksalat yang tidak larut. Asam oksalat banyak ditemukan dalam bit yang masih hijau, bayam rhubarb dan coklat. Asam fitat banyak terkandung dalam bekatul gandum merah (Winarno, 2004).
Serat dapat menurunkan absorpsi kalsium, karena serat menurunkan waktu transit makanan dalam saluran cerna, sehingga menurunkan kesempatan untuk absorpsi. Keadaan stres mental juga dapat menurunkan absorpsi dan meningkatkan ekskresi kalsium. Dalam suasana basa dengan fosfor, kalsium membentuk kalsium fosfat yang tidak larut air yang dapat menyebabkan absorpsi kalsium (Winarno, 2004).
2.1.4 Sumber Kalsium
Susu dan produk olahan susu seperti keju dan es krim merupakan sumber kalsium yang utama. Sayuran tertentu seperti brokoli, kacang-kacangan dan buah-buahan juga merupakan sumber kalsium, selain itu ikan yang dimakan dengan tulangnya termasuk ikan kering merupakan sumber kalsium yang baik. Serelia, kacang-kacangan dan hasil olahannya seperti tahu dan tempe, dan sayuran hijau merupakan sumber kalsium yang baik juga. Tetapi bahan ini mengandung banyak zat-zat yang menghambat penyerapan kalsium seperti serat, fitat dan oksalat (Almatsier, 2004).
2.1.5 Ekskresi Kalsium
2.1.6 Akibat Kekurangan Kalsium
Pada masa pertumbuhan, kekurangan kalsium dapat mengganggu pertumbuhan. Tulang kurang kuat, mudah bengkok dan rapuh. Setelah dewasa, terutama setelah usia 50 tahun, terjadi kehilangan kalsium dari tulang yang menyebabkan tulang menjadi rapuh dan mudah patah. Keadaan ini dikenal sebagai osteoporosis yang dapat dipercepat oleh keadaan stres sehari-hari. Selain itu, kekurangan kalsium juga dapat mnyebabkan osteomalasia yang biasanya terjadi karena kekurangan vitamin D dan ketidakseimbangan konsumsi kalsium terhadap fosfor. Terganggunya mineralisasi matriks tulang yang menyebabkan menurunnya kandungan kalsium dalam tulang (Almatsier, 2004).
Osteoporosis adalah penyakit tulang sistemik yang ditandai dengan rendahnya massa tulang dan terjadinya perubahan mikroarsitektur tulang sehingga tulang menjadi rapuh dan mudah patah. Osteoporosis diistilahkan juga penyakit
silent disease karena sering tidak memberikan gejala hingga pada akhirnya terjadi
fraktur (patah). Proses osteoporosis sebenarnya sudah dimulai sejak usia 40-45 tahun. Pada usia tersebut, baik laki-laki maupun perempuan akan mengalami proses penyusutan massa tulang yang menyebabkan kerapuhan tulang. Hanya saja pada perempuan proses kerapuhan tulang menjadi lebih cepat setelah menopause karena kadar estrogen yang mempengaruhi kepadatan tulang sangat menurun (Dalimartha, 2002).
Osteoporosis dapat didiagnosis melalui suatu jenis pemeriksaan yang disebut DXA (dual X-ray absorptiometry) scan. DXA secara langsung mengukur kepadatan tualng pada panggul, punggung dan biasanya dilakukan dirumah sakit. Kepadatan tulang hasil pengukuran akan dibandingkan dengan pengukuran
rata-rata untuk dewasa muda yang sehat sesuai jenis kelamin (Fox specer & Brown, 2007).
2.2 Susu Kedelai
Didunia terdapat lebih dari 12.000 jenis kacang-kacangan, diantaranya adalah kacang tanah, hijau, merah, jogo, kapri, koro, tolo, kedelai, dan masih banyak lagi. Diantara kacang-kacangan tersebut kacang kedelai merupakan jenis kacang yang paling populer.
Tiap daerah di Indonesia punya potensi hasil kacang-kacangan yang berbeda. Namun, untuk jenis kacang kedelai hampir seluruh daerah di Indonesia mengenalnya dengan baik. Berbagai olahan kedelai juga bervariasi desebabkan kreativitas yang timbul di masyarakat karena citarasa kedelai yang enak juga bergizi tinggi. Olahan yang paling terkenal adalah tempe.
Namun demikian, potensi kedelai sebagai bahan dasar susu kedelai pun sangat tinggi dan perlu dikembangkan. Banyak alasan yang mendasarinya. Pertama kedelai mudah didapat, murah, sudah dikenal oleh semua oarang dan citarasanya enak.
Susu kedelai adalah cairan hasil ekstraksi protein biji kedelai dengan menggunakan air panas. Susu kedelai berwarna putih seperti susu. Susu kedelai memiliki beberapa keunggulan yakni tidak mengandung kolesterol, proteinnya tidak menimbulkan alergi sehingga cocok untuk bayi dan anak – anak yang alergi susu sapi, rendah lemak, bergizi tinggi, teknologi pembuatan susu kedelai relative mudah dan biaya produksi relative murah dan tidak mengandung laktosa sehingga susu ini cocok untuk dikonsumsi penderita intolerasi laktosa, yaitu seseorang yang
tidak mempunyai enzim laktase dalam tubuhnya sehingga orang tersebut tidak dapat mencerna makanan yang berlemak (Hartoyo,2005).
Protein merupakan komponen utama kedelai kering. Kedelai utuh mengandung 35-40% protein, paling tinggi dari segala jenis kacang-kacangan. Ditinjau dari segi proteinnya, kedelai lah yang paling baik mutu gizinya. Protein kedelai merupakan satu-satunya dari jenis kacang yang mempunyai susunan asam amino paling lengkap (Hartoyo,2005)
Komposisi susu kedelai secara lengkap dapat pada table 1 dibawah ini : Menurut (Direktorat Gizi, Depkes RI 2000)
Tabel 1
Kandungan Susu Kedelai
Kalori (%) Air (%) Protein (%) Lemak (%) Karbohidrat (%) Abu (%) Kalsium (mg) Fosfor (mg) Natrium (mg) Besi (mg) Thiamine (B1) Riboflavine (B2) Niacine As.Lemak Jenuh(%) As.Lemak tak Jenuh(%) Kolesterol (mg) 44 90.8 3.6 2.0 2.9 0.5 15 49 2 1.2 0.03 0.02 0.50 40-48 52-60 0
Susu kedelai mempunyai kekurangan pada kandungan vitamin dan mineral, maka untuk meningkatkan kandungan gizinya susu kedelai dapat diperkaya dengan vitamin dan mineral yang dibutuhkan tubuh kita. Secara umum susu kedelai tidak kalah dengan susu sapi maupun susu ibu (Hartoyo,2005).
Ada beberapa metode yang dikenal yang dapat digunakan untuk membuat susu kedelai cair dengan hasil yang baik, yaitu:
1. Metode Sederhana
Metode ini sangat tepat untuk digunakan pada pembuatan skala kecil dengan peralatan yang sederhana. Cocok untuk rumah tangga dan industri kecil.
Kedelai yang telah disortasi (dipisahkan dari kotoran dan biji rusak) direndam selama 15 menit. Perendaman dilakukan pada suhu ruang, dengan perbandingan larutan perendaman dan kedelai 3:1.
Didihkan rendaman kedelai, setelah mendidih tiriskan dan bilas dengan dengan air segar, pisahkan kulitnya untuk dibuang. Bau dan rasa langu dapat dihilangkan dengan cara mematikan enzim lipsigenase dengan suhu panas. Cara yang dapat dilakukan antara lain menggunakan air panas (suhu 80-100oC) pada pengilingan kedelai, atau merendam dalam air panas selama 10-15 menit sebelum digiling.
Kedelai digiling dengan penggiling logam, penggiling batu, atau blender.
Bubur yang diperoleh ditambahkan air mendidih sehingga jumlah air secara keseluruhan mencapai 10 kali lipat bobot kedelai kering.
Bubur encer disaring dengan kain kasa dan filtratnya merupakan susu kedelai mentah.
Untuk meningkatkan citarasa, ke dalam susu kedelai mentah ditambahkan gula pasir sebanyak 5-7%, kemudian dipanaskan sampai mendidih.
Setelah mendidih, api dikecilkan dan dibiarkan dalam api kecil selama 20 menit, jaga jangan sampai susu pecah karena suhu kopor telalu panas.
Penyimapana susu kedelai sebaiknya dalam suhu dingin sekitar 5oC (suhu lemari es).
2. Metode Modifikasi Illionis
Metode menggunkan cara sederhana akan menghasilkan susu kedelai yang sudah sangat baik. Tanpa rasa langu dan pahit. Meskidemikian kadangkala rasa langu dan pahit juga muncul, Modifikasi ini terutama untuk menekan rasa langu dan pahit yang muncul. Metode ini dikembangkan oleh Nelson dkk, dari universitas Illiones,AS pada tahun 1979.
3. Metode Pusbangtepa-IPB
Dikembangkan oleh Pusat Pengembangan Teknologi Pangan, Institut Pertanian Bogor.
2.3 Spektrofotometri Serapan Atom
2.3.1 Prinsip Dasar Spektrofotometri Serapan Atom
Spektrofotometri serapan atom adalah suatu metode yang digunakan untuk mendeteksi atom-atom logam dalam fase gas. Metode ini seringkali mengandalkan nyala untuk mengubah logam dalam larutan sampel menjadi atom-atom logam berbentuk gas yang digunakan untuk analisis kuantitatif dari logam dalam sampel (Bender, 1987).
Spektroskopi serapan atom digunakan untuk analisis kuantitatif unsur-unsur logam dalam jumlah sekelumit (trace) dan sangat kelumit (ultratrace). Cara analisis ini memberikan kadar total unsur logam dalam suatu sampel dan tidak
tergantung pada bentuk molekul dari logam dalam sampel tersebut. Cara ini cocok untuk analisis sekelumit logam karena mempunyai kepekaan yang tinggi (batas deteksi kurang dari 1 ppm), pelaksanaannya relatif sederhana, dan interferensinya sedikit. Spektrofotometri serapan atom didasarkan pada penyerapan energi sinar oleh atom-atom netral dalam bentuk gas (Rohman, 2007).
Proses yang terjadi ketika dilakukan analisis dengan menggunakan spektrofotometri atom dengan cara absorbsi yaitu penyerapan energi radiasi oleh atom-atom yang berada pada tingkat dasar. Atom-atom tersebut menyerap radiasi pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat atom tersebut. Sebagai contoh plumbum menyerap radiasi pada panjang gelombang 283,3 nm, kalsium menyerap radiasi pada panjang gelombang 422,7 nm, natrium pada 589 nm, sementara kalium menyerap pada panjang gelombang 766,5 nm. Dengan menyerap energi, maka atom akan memperoleh energi sehingga suatu atom pada keadaan dasar dapat ditingkatkan menjadi ke tingkat eksitasi (Rohman, 2007).
Secara eksperimental akan diperoleh puncak-puncak serapan sinar oleh atom-atom yang dianalisis. Garis-garis spektrum serapan atom yang timbul karena serapan sinar yang menyebabkan eksitasi atom dari keadaaan azas ke salah satu tingkat energi yang lebih tinggi disebut garis-garis resonansi (Resonance line). Garis-garis ini akan dibaca dalam bentuk angka oleh Readout (Rohman, 2007).
Metode spektrofotometri serapan atom berdasarkan pada prinsip absorbsi cahaya oleh atom. Atom-atom akan menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu, tergantung pada sifat unsurnya (Rohman, 2007).
Kelemahan spektrofotometri serapan atom adalah sampel harus dalam bentuk larutan dan tidak mudah menguap dan satu lampu katoda hanya digunakan untuk satu unsur saja (Fifield, 1983).
Adapun instrumentasi spektrofotometer serapan atom adalah sebagai berikut:
a. Sumber Radiasi
Sumber radiasi yang digunakan adalah lampu katoda berongga (hallow
cathode lamp). Lampu ini terdiri atas tabung kaca tertutup yang
mengandung suatu katoda dan anoda. Katoda berbentuk silinder berongga yang dilapisi dengan logam tertentu (Rohman, 2007).
b. Tempat Sampel
Dalam analisis dengan spektrofotometer serapan atom, sampel yang akan dianalisis harus diuraikan menjadi atom-atom netral yang masih dalam keadaan azas. Ada berbagai macam alat yang digunakan untuk mengubah sampel menjadi uap atom-atomnya, yaitu:
1. Dengan nyala (Flame)
Nyala digunakan untuk mengubah sampel yang berupa cairan menjadi bentuk uap atomnya dan untuk proses atomisasi. Suhu yang dapat dicapai oleh nyala tergantung pada gas yang digunakan, misalnya untuk gas asetilen-udara suhunya sebesar 22000C. Sumber nyala asetilen-udara
ini merupakan sumber nyala yang paling banyak digunakan. Pada sumber nyala ini asetilen sebagai bahan pembakar, sedangkan udara sebagai bahan pengoksidasi (Rohman, 2007).
Pengtoman dilakukan dalam tungku dari grafit. Sejumlah sampel diambil sedikit (hanya beberapa µL), lalu diletakkan dalam tabung grafit, kemudian tabung tersebut dipanaskan dengan system elektris dengan cara melewatkan arus listrik pada grafit. Akibat pemanasan ini, maka zat yang akan dianalisis berubah menjadi atom-atom netral dan pada fraksi atom ini dilewatkan suatu sinar yang berasal dari lampu katoda berongga sehingga terjadilah proses penyerapan energi sinar yang memenuhi kaidah analisis kuantitatif (Rohamn, 2007).
c. Monokromator
Monokromator merupakan alat untuk memisahkan dan memilih spektrum sesuai dengan panjang gelombang yang digunakan dalam analisis dari sekian banyak spectrum yang dihasilkan lampu katoda berongga (Rohman, 2007).
d. Detektor
Detektor digunakan untuk mengukur intensitas cahaya yang melalui tempat pengatoman (Rohman, 2007).
e. Amplifier
Amplifier merupakan suatu alat untuk memperkuat signal yang
diterima dari detektor sehingga dapat dibaca alat pencatat hasil (Readout) (Rohman, 2007).
f. Readout
Readout merupakan suatu alat penunjuk atau dapat juga diartikan
ku 20 Gambar 1 2.3.2 Bah Umu propan, se (1982), te Tabel 2. Baha As As As Hid Hid Sia Ga spektrofot a. Gangg Ga bukan ber disebabka urva yang m 007). 1. Kompone an Bakar d umnya bah edangkan ok emperatur d Temperatur pengoksida an Bakar setilen setilen setilen drogen drogen anogen angguan-gan tometer sera guan oleh pe angguan ini rasal dari at an adanya p menggamba en Spektrof dan Bahan han bakar y ksidatornya ari berbagai r nyala den asi Ok U Nitroge Ok U Ok Ok ngguan dap apan atom, g enyerapan n i terjadi ak om-atom ya penyerapan arkan absor fotometer S Pengoksid yang digun a adalah uda i nyala dapa ngan berbag ksidasi Udara en Oksida ksigen Udara ksigen ksigen pat terjadi p gangguan it non-atomik kibat penye ang akan di cahaya ol rbansi atau erapan Atom dasi nakan adala ara, oksigen at dilihat pa gai kombin Temp
ada saat dil tu antara lai rapan caha ianalisis. Pe eh partikel intensitas m ah hidroge n, dan NO2
ada tabel ber asi bahan b peratur Mak 2400-27 2900-31 3300-34 2300-24 2800-30 4800 lakukan ana in adalah: ya dari sum enyerapan n -partikel pe emisi (Roh en, asetilen . Menurut H rikut ini: bakar dan b ksimum (oK 700 100 400 400 000 0 alisis denga mber sinar non-atomik engganggu hman, , dan Harris bahan K) n alat yang dapat yang
berada di dalam nyala. Cara mengatasi penyerapan non-atomik ini adalah bekerja pada panjang gelombang yang lebih besar (Rohman, 2007).
b. Gangguan spektrum
Gangguan spektrum dalam spektrofotometer serapan atom timbul akibat terjadinya tumpang tindih antara frekuensi-frekuensi garis resonansi unsur yang dianalisis dengan garis-garis yang dipancarkan oleh unsur lain. Hal ini disebabkan karena rendahnya resolusi monokromator (Mulja, 1995).
c. Gangguan kimia yang dapat mempengaruhi jumlah atau banyaknya atom di dalam nyala.
Pembentukan atom-atom netral dalam keadaan azas di dalam nyala sering terganggu oleh dua peristiwa kimia, yaitu:
Disosiasi senyawa-senyawa yang tidak sempurna disebabkan terbentuknya senyawa refraktorik (sukar diuraikan dalam api), sehingga akan mengurangi jumlah atom netral yang ada di dalam nyala.
Ionisasi atom-atom di dalam nyala akibat suhu yang digunakan terlalu tinggi. Prinsip analisis dengan spektrofotometer serapan atom adalah mengukur absorbansi atom-atom netral yang berada dalam keadaan azas. Jika terbentuk ion maka akan mengganggu pengukuran absorbansi atom-atom yang mengalami ionisasi tidak sama dengan spektrum atom-atom dalam keadaan netral (Rohman, 2007).
2.4 Validasi Metode Analisis
Validasi metode analisis adalah suatu tindakan penilaian terhadap parameter tertentu berdasarkan percobaan laboratorium untuk membuktikan bahwa parameter tersebut memenuhi persyaratan untuk penggunaannya. Beberapa
parameter analisis yang harus dipertimbangkan dalam validasi metode analisis adalah sebagai berikut:
a. Kecermatan
Kecermatan adalah ukuran yang menunjukkan derajat kedekatan hasil analisis dengan kadar analit yang sebenarnya. Kecermatan dinyatakan sebagai persen perolehan kembali (recovery) analit yang ditambahkan. Kecermatan ditentukan dengan dua cara, yaitu:
Metode Simulasi
Metode simulasi (Spiked-placebo recovery) merupakan metode yang dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah analit bahan murni ke dalam suatu bahan pembawa sediaan farmasi (plasebo), lalu campuran tersebut dianalisis dan hasilnya dibandingkan dengan kadar analit yang ditambahkan (kadar yang sebenarnya) (Harmita, 2004).
Metode penambahan baku
Metode penambahan baku (standard addition method) merupakan metode yang dilakukan dengan cara menambahkan sejumlah analit dengan konsentrasi tertentu pada sampel yang diperiksa, lalu dianalisis dengan metode yang akan divalidasi. Hasilnya dibandingkan dengan sampel yang dianalisis tanpa penambahan sejumlah analit. Persen perolehan kembali ditentukan dengan menentukan berapa persen analit yang ditambahkan ke dalam sampel dapat ditemukan kembali (Harmita, 2004).
Menurut Miller (2005), suatu metode dikatakan teliti jika nilai
recoverynya antara 80-120%. Recovery dapat ditentukan dengan menggunakan
b. Keseksamaan (presisi)
Keseksamaan atau presisi diukur sebagai simpangan baku relatif atau koefisien variasi. Keseksamaan atau presisi merupakan ukuran yang menunjukkan derajat kesesuaian antara hasil uji individual ketika suatu metode dilakukan secara berulang untuk sampel yang homogen. Nilai simpangan baku relatif yang memenuhi persyaratan menunjukan adanya keseksamaan metode yang dilakukan. Persyaratan simpangan baku relative tergantung dengan konsentrasi analit yang diperiksa. Pada kadar 1 % atau lebih standart devasi relatif adalah sekitar 2,5 %, pada kadar satu perseribu adalah 5%, pada adar satu persejuta adalah 16% dan pada kadar satu per miliar adalah 32% (Harmita, 2004).
c. Selektivitas (Spesifisitas)
Selektivitas atau spesifisitas suatu metode adalah kemampuannya yang hanya mengukur zat tertentu secara cermat dan seksama dengan adanya komponen lain yang ada di dalam sampel (Harmita, 2004).
d. Linearitas dan rentang
Linieritas adalah kemampuan metode analisis yang memberikan respon baik secara langsung maupun dengan bantuan transformasi matematika, menghasilkan suatu hubungan yang proporsional terhadap konsentrasi analit dalam sampel (Harmita, 2004).
e. Batas deteksi dan batas kuantitasi
Batas deteksi merupakan jumlah terkecil analit dalam sampel yang dapat dideteksi yang masih memberikan respon signifikan, sedangkan batas kuantitasi merupakan kuantitas terkecil analit dalam sampel yang masih dapat memenuhi kriteria cermat dan seksama (Harmita, 2004).
